随着各国网络化、一体化的导弹防御体系逐步完善,导弹的突防难度越来越大。助推-滑翔超高速导弹是一种基于助推-滑翔弹道概念与超高速技术相结合的新型战术武器,其具有良好的气动特性和快速远程精确打击能力,已成为武器装备研制使用部门的重点研究课题。本文以超高速助推-滑翔导弹为研究对象,针对其总体参数优化、弹道优化、H-V轨迹规划与制导控制技术中的一些关键问题进行了建模、设计和仿真。建立了超高速滑翔导弹的非线性运动模型,设计了由爬升段、滑翔段和末段组成的弹道方案以及相应的制导控制系统,基于气动参数、动力参数,实现了全弹道仿真,对导弹的射程、末速和最大飞行高度等性能指标进行了分析。在导弹气动结构、弹道形式确定的前提下研究了多约束条件下起飞质量的优化问题。考虑对导弹飞行弹道有重要影响的因素,将飞行弹道进行了参数化,将这些参数作为优化变量,根据实际情况设定了其取值范围,采用罚函数法构造了能够体现射程和末速度要求的使起飞质量最小的性能指标函数,建立了优化问题模型。为了提高优化速度,基于径向基神经网络建立了导弹弹道的动态代理模型,结合Maximin拉丁超立方采样法以及遗传算法对问题进行了迭代寻优,优化过程不断更新重点采样空间,以提高代理模型精度,直到全局优化精度收敛,从而得到使得导弹起飞质量最小的弹道参数和动力参数。针对在给定气动方案、动力方案前提下的射程最远问题,以最大射程为性能指标函数对滑翔段弹道进行了优化设计。选取攻角变化率为控制变量,同时考虑导弹末端落角、落速约束、飞行过程中的过载、动压、热流密度约束,采用高斯伪谱法求解得到使射程最大的最优解。基于动态面控制理论,设计了攻角跟踪控制器,实现了对优化得到的最优攻角指令的良好跟踪。针对助推-滑翔超高速导弹再入滑翔段轨迹设计问题,考虑热流密度、动压、过载、准平衡滑翔等多种约束,基于H-V剖面生成再入走廊。在给定滑翔段初始速度及末端速度和高度的前提下,设计了一种由滑翔段初始高度唯一确定的滑翔段H-V轨迹,基于反馈线性化推导得到实现此轨迹的侧倾角指令。同时考虑满足再入走廊约束和侧倾角不出现奇异的要求,采用逐步计算的方法获得滑翔段初始高度的可行域,并将其作为再入初始段轨迹设计的终端约束。通过初始段设计得到某一确定可行的滑翔段初始高度,进而得到滑翔段的确定H-V轨迹和侧倾角指令。基于LQR线性二次型理论设计了轨迹偏差反馈调节器,在考虑多种扰动的前提下实现了实际轨迹对H-V标准轨迹的良好跟踪。